金属酞菁/水滑石复合光敏剂的组装及在光动力治疗肿瘤中的性能研究

This project is focused on the development of novel inorganic-organic composite photosensitizers (PSs), by using layered double hydroxides (LDHs) as host matrix and metallic phthalocyanines (MPc) as guest molecules respectively. The application properties of these composite photosensitizer materials will be investigated in the anticancer photodynamic therapy (PDT). The project goal is to obtain ordered LDHs-based PSs materials with excellent properties, including reduced aggregation and fluorescence quenching, enhanced water solubility, higher accumulation selectivity, better thermal- and photo-stability, as well as superior PDT performances. The general aim is to be achieved through the following items: (1) Methodology study on the preparation of MPc/LDH composite materials, via the methods of coprecipitation, intercalation, ion exchange method, etc; (2) Investigation of the geometric/electronic structure, arrangement, host–guest interaction of the MPc/LDHs materials by employing molecular dynamics simulations, periodic density functional calculations, structure characterization and functionality evaluation; (3) Exploring the relationship between the PDT behavior and the structure of the MPc/LDH composite materials (orientation and aggregation state of gust molecule, electronic structure, host–guest interaction). This project will provide a new type of LDHs-based photosensitizer materials, which can be potentially used in the field of anticancer photodynamic therapy.

光动力疗法作为一种非侵入式治疗肿瘤的手段，已引起研究者的广泛关注，其中光敏剂是决定治疗效果的关键因素。本项目以金属酞菁类化合物和无机层状材料水滑石（LDHs）为基本构筑单元，通过插层组装制备金属酞菁/ LDHs复合纳米材料作为新型光敏剂，对其抗肿瘤性能进行研究。采用理论化学计算提出构筑稳定酞菁/LDHs的结构模型；探索插层组装方法获得单分散、取向排布的金属酞菁/LDHs复合纳米光敏剂；系统研究金属酞菁与LDHs的主客体相互作用力（静电、氢键、范德华力）与其生成单态氧能力和光动力治疗性能的内在关系。该新型酞菁类光敏剂不仅有利于增强光敏剂在体内的循环时间和渗透能力，增强靶向能力，显著提升其产生单态氧和光动力治疗性能；而且提高光敏剂的光热稳定性和存储稳定性。本项目工作为新型光敏剂的设计、研究提供一种新思路和新方法，在光动力治疗领域具有重要的理论价值和实际应用前景。

癌症是当今世界危害人类健康的致命疾病之一。光动力疗法作为一种非侵入式治疗肿瘤的手段，已引起研究者的广泛关注，其中光敏剂是决定治疗效果的关键因素。本项目以金属酞菁类化合物和层状双金属氢氧化物（LDHs）为基本构筑单元，制备了系列复合光敏剂材料，通过揭示主客体相互作用与单态氧生成能力的内在关系，系统研究了LDHs基光敏剂材料的光动力治疗性能，取得了以下研究进展：提出了LDHs二维材料的“纳米限域效应”，揭示了二维限域效应导致的材料功能强化；发展了四种复合光敏剂材料的组装新方法，为构效关系的研究提供了一定的方法学基础；通过解决插层光敏剂材料的结构设计、可控组装中的关键科学问题，实现了光动力治疗性能的调控和强化。项目工作为新型光敏剂的设计、制备和性能强化提供了一种新思路和新方法，在光动力治疗领域具有一定的理论价值和实际应用前景。项目研究工作在Nat. Commun.、Adv. Mater.、Adv. Sci.、Biomaterials等刊物发表SCI收录研究论文17篇（其中IF大于5.0的论文15篇）。受邀为Theranostics、Front. Chem.、Sci. Bull.、WIREs Nanomed. Nanobiotechnol.撰写4篇综述性论文。获国家发明专利授权5件。培养博士研究生3名、硕士研究生7名。.